一种石墨烯改性水性丙烯酸树脂涂料的制备方法技术

本发明专利技术属于高分子领域，尤其涉及一种石墨烯改性水性丙烯酸树脂涂料的制备方法。将重量份数为3‑5份膨润土添加到去离子水中搅拌，投入10‑15份改性Gr、1‑5份磷酸锌、1‑5份氧化锌、1‑5份硫酸钡、1‑5份二氧化硅、1‑5份滑石粉分散35‑40min，再加入15‑20份EMF分散5min，最后加入15‑20份AR，搅拌均匀后，即得到水性防腐蚀涂料。本发明专利技术优于未改性的AR涂料和常规改性剂改性的AR涂料，加上石墨烯密度小、用量少、效果显著等优点，具有广阔的应用前景。

Preparation of a Graphene Modified Waterborne Acrylic Resin Coating

The invention belongs to the field of macromolecule, in particular to a preparation method of graphene modified waterborne acrylic resin paint. Adding 3 5 bentonite by weight to deionized water and stirring, 10 15 phr modified Gr, 1 5 phr zinc phosphate, 1 5 phr zinc oxide, 1 5 phr barium sulfate, 1 5 phr silica, 1 5 phr talc powder were dispersed for 35 40 min, 15 20 phr EMF for 5 min, and 15 AR for uniform stirring, the waterborne anticorrosive coating was obtained. The present invention is superior to the non-modified AR coating and the conventional modified AR coating, and has the advantages of low density of graphene, low dosage and remarkable effect, so it has broad application prospects.

【技术实现步骤摘要】
一种石墨烯改性水性丙烯酸树脂涂料的制备方法
本专利技术属于高分子领域，尤其涉及一种石墨烯改性水性丙烯酸树脂涂料的制备方法。
技术介绍
石墨烯(Gr)是目前世界上最薄但硬度最强、比表面积最大的纳米材料，具有极优异的耐热能力，极好的透光性。然而,石墨烯从被发现以来多作为导电材料应用在微电子领域，很少有在防腐蚀领域应用的报道。在评价涂层防腐蚀性能时，涂层的失效程度可用其电容值的增加或电阻值的降低来衡量，石墨烯靠分子间范德华力的结合导致电阻值增大，这为提高涂层的耐腐蚀性能提供了理论依据。现代涂料工业中，丙烯酸树脂(AR)涂料环境友好，且具有透明度高、光亮丰满、涂膜坚韧、耐腐蚀性好等优点，但其占全球工业涂料总量还不足1/4，发展前景巨大。另外，AR涂料存在硬度低、耐溶剂性差、耐热性差等缺点，限制了其进一步发展应用。此前有较多文献研究无机物、有机物改性AR，但效果一般引，研究证明Gr及其衍生物改性AR的方法是可行的。
技术实现思路
针对现有技术存在的问题，本专利技术提供一种石墨烯改性水性丙烯酸树脂涂料的制备方法。为了实现上述目的，本专利技术提供的石墨烯改性水性丙烯酸树脂涂料的制备方，具体包括以下步骤。步骤1、将甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸甲酯、过氧化苯甲酰按质量比15:18:3混合，然后将混合液与丙烯酸按质量比5:3混合于四口烧瓶中，滴加丁二醇搅拌，升温至130-150℃反应3-5h，降温至40-55℃并减压蒸馏，稀释后用三乙胺调节pH值至6.5-7，搅拌得到AR。步骤2、将摩尔比为3:2的甲醛水溶液和三聚氰胺加入到三口烧瓶中，放入水浴锅中开始搅拌回流，加热并反应2-3h，有白色结晶固体物质析出，加入乙醇溶液搅拌，反应至物料全部溶解后出料得到EMF。步骤3、另配制质量分数为5-6%的高锰酸钾溶液，把Gr(厚度0.68-0.82nm，纯度不低于99%)、浓硫酸、高锰酸钾按1g：55mL：70mL的比例置于烧杯中混合均匀并超声分散，然后在水浴中加热搅拌，抽滤出Gr洗至中性并烘干得到改性Gr。步骤4、将重量份数为3-5份膨润土添加到去离子水中搅拌，投入10-15份改性Gr、1-5份磷酸锌、1-5份氧化锌、1-5份硫酸钡、1-5份二氧化硅、1-5份滑石粉分散35-40min，再加入15-20份EMF分散5min，最后加入15-20份AR，搅拌均匀后，即得到水性防腐蚀涂料。本专利技术的显著效果。本专利技术中Gr改性丙烯酸树脂涂层TVOC和HCHO释放量是国家标准的1/5，可知涂层是一种绿色环保低污染涂料，涂层耐化学溶剂性能稳定；热分解温度较未添加Gr涂料的提高了60%以上；Gr的添加使AR涂层具有优异的性能，克服了其力学性能、耐溶剂性能和耐热性差等缺点；优于未改性的AR涂料和常规改性剂改性的AR涂料，加上石墨烯密度小、用量少、效果显著等优点，具有广阔的应用前景。附图说明图1未添加Gr的丙烯酸树脂涂层、Gr改性丙烯酸树脂涂层及其在质量分数为3.5％的NaC1溶液中40℃条件下浸泡腐蚀3d后的涂层试样的TG曲线。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术做进一步的说明。实施例1。石墨烯改性水性丙烯酸树脂涂料的制备方，具体包括以下步骤。步骤1、将甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸甲酯、过氧化苯甲酰按质量比15:18:3混合，然后将混合液与丙烯酸按质量比5:3混合于四口烧瓶中，滴加丁二醇搅拌，升温至130-150℃反应3-5h，降温至55℃并减压蒸馏，稀释后用三乙胺调节pH值至6.5，搅拌得到AR。步骤2、将摩尔比为3:2的甲醛水溶液和三聚氰胺加入到三口烧瓶中，放入水浴锅中开始搅拌回流，加热并反应3h，有白色结晶固体物质析出，加入乙醇溶液搅拌，反应至物料全部溶解后出料得到EMF。步骤3、另配制质量分数为5%的高锰酸钾溶液，把Gr(厚度0.68-0.82nm，纯度不低于99%)、浓硫酸、高锰酸钾按1g：55mL：70mL的比例置于烧杯中混合均匀并超声分散，然后在水浴中加热搅拌，抽滤出Gr洗至中性并烘干得到改性Gr。步骤4、将重量份数为5份膨润土添加到去离子水中搅拌，投入15份改性Gr、5份磷酸锌、5份氧化锌、5份硫酸钡、5份二氧化硅、5份滑石粉分散35-40min，再加入20份EMF分散5min，最后加入20份AR，搅拌均匀后，即得到水性防腐蚀涂料。实施例2。石墨烯改性水性丙烯酸树脂涂料的制备方，具体包括以下步骤。步骤1、将甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸甲酯、过氧化苯甲酰按质量比15:18:3混合，然后将混合液与丙烯酸按质量比5:3混合于四口烧瓶中，滴加丁二醇搅拌，升温至130℃反应5h，降温至40℃并减压蒸馏，稀释后用三乙胺调节pH值至6.5，搅拌得到AR。步骤2、将摩尔比为3:2的甲醛水溶液和三聚氰胺加入到三口烧瓶中，放入水浴锅中开始搅拌回流，加热并反应3h，有白色结晶固体物质析出，加入乙醇溶液搅拌，反应至物料全部溶解后出料得到EMF。步骤3、另配制质量分数为6%的高锰酸钾溶液，把Gr(厚度0.68-0.82nm，纯度不低于99%)、浓硫酸、高锰酸钾按1g：55mL：70mL的比例置于烧杯中混合均匀并超声分散，然后在水浴中加热搅拌，抽滤出Gr洗至中性并烘干得到改性Gr。步骤4、将重量份数为5份膨润土添加到去离子水中搅拌，投入10份改性Gr、1份磷酸锌、1份氧化锌、1份硫酸钡、1份二氧化硅、1份滑石粉分散35min，再加入15份EMF分散5min，最后加入15份AR，搅拌均匀后，即得到水性防腐蚀涂料。本专利技术对未添加Gr的丙烯酸树脂涂层、Gr改性丙烯酸树脂涂层及其在质量分数为3.5％的NaC1溶液中40℃条件下浸泡腐蚀3d后的涂层试样的TG曲线见图1；由图1可以看出．腐蚀前后涂层试样在氮气氛下，40～600℃范围内只发生了一次热分解，说明AR涂层是均一组分。根据ASTME1213—1997，腐蚀前和腐蚀后系统最大失重速率温度为388℃和384℃，腐蚀前后涂层试样起始失重温度(334℃和346℃)远高于未加Gr的丙烯酸树脂分解温度244℃，主要是因为加入了Gr(热分解温度在400℃以上)等填料，提高了涂层耐热性；腐蚀后涂层失重率变大，说明制备出的涂层在腐蚀后仍然具有良好的热稳定性。比未经交联改性的AR涂层(最大失重速率温度为200℃)和用聚亚胺脂掺杂的AR涂层(起始分解温度205℃)分别提高了67.5%和63.4%。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种石墨烯改性水性丙烯酸树脂涂料的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：步骤1、将甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸甲酯、过氧化苯甲酰按质量比15:18:3混合，然后将混合液与丙烯酸按质量比5:3混合于四口烧瓶中，滴加丁二醇搅拌，升温至130‑150℃反应3‑5h，降温至40‑55℃并减压蒸馏，稀释后用三乙胺调节pH值至6.5‑7，搅拌得到AR；步骤2、将摩尔比为3:2的甲醛水溶液和三聚氰胺加入到三口烧瓶中，放入水浴锅中开始搅拌回流，加热并反应2‑3h，有白色结晶固体物质析出，加入乙醇溶液搅拌，反应至物料全部溶解后出料得到EMF；步骤3、另配制质量分数为5‑6%的高锰酸钾溶液，把Gr(厚度0.68‑0.82nm，纯度不低于99%)、浓硫酸、高锰酸钾按1 g：55mL：70mL的比例置于烧杯中混合均匀并超声分散，然后在水浴中加热搅拌，抽滤出Gr洗至中性并烘干得到改性Gr；步骤4、将重量份数为3‑5份膨润土添加到去离子水中搅拌，投入10‑15份改性Gr、1‑5份磷酸锌、1‑5份氧化锌、1‑5份硫酸钡、1‑5份二氧化硅、1‑5份滑石粉分散35‑40min，再加入15‑20份EMF分散5min，最后加入15‑20份AR，搅拌均匀后，即得到水性防腐蚀涂料。...

【技术特征摘要】
1.一种石墨烯改性水性丙烯酸树脂涂料的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：步骤1、将甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸甲酯、过氧化苯甲酰按质量比15:18:3混合，然后将混合液与丙烯酸按质量比5:3混合于四口烧瓶中，滴加丁二醇搅拌，升温至130-150℃反应3-5h，降温至40-55℃并减压蒸馏，稀释后用三乙胺调节pH值至6.5-7，搅拌得到AR；步骤2、将摩尔比为3:2的甲醛水溶液和三聚氰胺加入到三口烧瓶中，放入水浴锅中开始搅拌回流，加热并反应2-3h，有白色结晶固体物质析出，加入乙醇溶液搅拌，反应至物料全部溶解后出料得到EMF；步骤3、另配制质量分数为5-6%的高锰酸钾溶液，把Gr(厚度0.68-0.82nm，纯度不低于99%)、浓硫酸、高锰酸钾按1g：55mL：70mL的比例置于烧杯中混合均匀并超声分散，然后在水浴中加热搅拌，抽滤出Gr洗至中性并烘干得到改性Gr；步骤4、将重量份数为3-5份膨润土添加到去离子水中搅拌，投入10-15份改性Gr、1-5份磷酸锌、1-5份氧化锌、1-5份硫酸钡、1-5份二氧化硅、1-5份滑石粉分散35-40min，再加入15-20份EMF分散5min，最后加入15-20份AR，搅拌均匀后，即得到水性防腐蚀涂料。2.如权利要求1所述的石墨烯改性水性丙烯酸树脂涂料的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：步骤1、将甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸甲酯、过氧化苯甲酰按质量比15:18:3混合，然后将混合液与丙烯酸按质量比5:3混合于四口烧瓶中，滴加丁二醇搅拌，升温至130-150℃反应3-5h，降温至55℃并减压蒸馏，稀释后用三乙胺调节pH值至6.5，搅拌得到AR；步骤2、将摩尔比为3:2的甲醛水溶液和三聚氰胺加入到三口烧瓶中，放入水浴锅中开始搅拌回流，加热并反应3h，有白色结晶固体物质析...

【专利技术属性】
技术研发人员：葛秋红，
申请(专利权)人：沈阳益泰科信息咨询有限公司，
类型：发明
国别省市：辽宁,21